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第165章 科幻引擎二（第1页）

加粗-核聚变火炬推进器

“火炬飞船”一词最初指的是能够將物质完全转化为能量的太空飞行器，而核聚变火炬推进器则是一种通过將核聚变燃料（甚至可能是基础氢元素）转化为能量，並利用核聚变產生的能量加热剩余物质作为推进剂，从而实现高速飞行的推进系统。

由於核聚变需要在数百万度的高温下进行，无法在常规的燃烧室中发生，因此通常需要藉助磁约束技术，並且需要大量设备將核聚变释放的辐射和热能转化为电能，再通过离子推进器或等离子体推进器等装置加速推进剂。

然而，在实际应用中，这些限制会极大地制约核聚变动力太空飞行器的最大速度和加速能力——这正是核聚变火炬推进器的设计意义所在。

核聚变火炬推进器的设计思路是：让核聚变反应在太空飞行器尾部直接发生，使推进器本质上像一架“火箭飞机”，而非需要复杂內部结构（以避免熔化、爆炸或被强伽马射线和中子辐射侵蚀）的反应堆或发动机。

目前，已有许多基础的理论设计方案，科幻作品中也有大量相关设定。其中，最著名的当属《太空无垠》系列中提到的爱泼斯坦推进器，它就是一种核聚变火炬推进器设计。

核聚变火炬推进器深受太空探索爱好者的青睞，因为它常被认为是最接近现实的“近未来技术”——一旦实现，必將使太空旅行（包括星际旅行和地空往返）变得切实可行。不过，正如我们在其他討论中提到的，还有一些技术复杂度更低或可並行发展的技术方案，同样有望实现星际殖民。

加粗-引力偶极子推进器

引力偶极子推进器是一种利用负质量的无反衝推进器，其设计採用哑铃状结构：太空飞行器一端装有负质量球体，另一端装有正质量球体。

该推进器的工作原理基於负质量的一个推测特性：负质量会被正质量吸引，但同时会对正质量產生排斥力。因此：

·当一个负质量粒子和一个正质量粒子相互作用时，正质量粒子会被负质量粒子推开，而负质量粒子会被正质量粒子吸引，最终形成正质量粒子被负质量粒子“持续追逐”的局面，从而推动太空飞行器不断加速。

这一概念与直径推进器类似。罗伯特?l?福沃德曾描述过一种採用这种技术的太空飞行器设计：在太空飞行器前端（正面）放置一个常规正质量球体，在后端（尾部）放置一个负质量球体。

理论上，这类太空飞行器可以实现无限加速，但由於星际气体和辐射会对其前端產生阻力，其最大速度可能会限制在光速的99。9%左右——这类太空飞行器有时也被称为“光行者”（lighthugger），即能以接近光速的速度飞行的太空飞行器。

通过翻转太空飞行器的方向，即可实现减速。太空飞行器的加速或减速能力取决於其推进质量与有效载荷的比例，並且它或许能够通过物理方式“锚定”在任何较大的天体上。

儘管初看之下，这类太空飞行器似乎违反了能量守恆或动量守恆定律，但目前尚无定论——它是否真的违反这些定律仍有待验证。

加粗-引力推进

引力推进是一个统称，涵盖所有通过操控人工引力、利用反重力、定向引力波、引力子束、特定类型的牵引光束，或是通过“隔绝”引力来实现移动的太空飞行器推进系统。

儘管我们通常將这类技术归类为克拉克科技（详见我们的《克拉克科技：反重力》节目），但从理论上讲，引力或许能够通过除“质量”之外的其他方式来操控或產生。

理论上，引力推进器还能规避快速加速带来的常规问题。艾萨克?阿西莫夫的《基地边缘》（《基地》系列第四部）中就描绘了一种採用此类推进器的太空飞行器。通常，快速加速会导致太空飞行器內部物体因加速不同步而受损，但当太空飞行器“落入”引力场时，由於引力会均匀作用於每个粒子（忽略潮汐力），无论加速强度或速度有多高，都不会出现这种损伤。

因此，具备这种特性的引力发动机能够让人员和货物安全地实现超高速加速，这对於短途太空旅行，或是能够达到极端相对论速度的星际太空飞行器而言，都具有不可估量的价值。

加粗-霍尔效应推进器

霍尔效应推进器是离子推进器的一种，以埃德温?霍尔及其发现的霍尔效应命名。根据所使用的推进剂不同，它会喷射出色彩绚丽的等离子体射流，这一特徵使其易於识別。

霍尔效应会在垂直於磁场的方向上產生电势差。基於这一原理，霍尔效应推进器的设计如下：

1。构建一个圆柱形腔体，並在內部放置一个大型磁性螺线管，產生强磁场；

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2。电离后的粒子会在磁场作用下沿腔体轴线加速（与普通离子推进器类似）；

3。磁场本身负责电离推进剂，並將电子与离子一同向后推送，確保离子喷出时呈电中性。

霍尔效应推进器在人类登月之前就已问世，此后不断改进，衍生出多种类型，其排气速度最高可达目前最先进化学火箭燃料的10倍。

不过，与大多数电动推进技术一样，霍尔效应推进器面临著“高推力”与“高效率”的权衡——它的推力非常小。目前已製造出的功率最大的霍尔效应推进器是美国密西根大学研发的100千瓦推进器，其质量为230千克，推力却仅为5。4牛。

根据牛顿第二定律（力=质量x加速度），若不考虑电源等其他设备的质量，该推进器自身的加速度仅约为0。0022米秒2，比地球重力场中的自由落体加速度慢约4500倍。因此，霍尔效应推进器无法用於太空飞行器的地面起飞。

然而，若能持续加速，其最终速度依然可观：

·持续加速一天，速度可达190米秒；

·持续加速一个月，速度接近6千米秒；

·若燃料充足，持续加速一年，速度可达到70千米秒。

相关条目：离子推进器（iondrive）、可变比冲磁等离子体火箭（vasimr）